中國科學院院士李燦、清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強做客央視 | 共話氫能產業發展

近日，中國科學院院士李燦、清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強做客央視科教《透視新科技》節目，針對目前氫能存在的一些列問題，做出了解答。

人類對氫能的利用，早在1807年就已經開始了，瑞士人制造了使用氫氣內燃機的汽車，二十世紀五十年代，氫能應用到航天領域，我國的長征2號、3號運載火箭上都使用了液氫作為燃料。與傳統的煤炭、石油等化石能源相比，氫能清潔高效、存儲量巨大，但是作為一直被看好的清潔能源，氫能源在現代生活中，卻始終沒有得到更廣泛的應用。2022年3月23日，國家發改委、國家能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃》，這是我國首個氫能產業的中長期規劃，首次明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，這標志著氫能源在中國的發展將進入一個更加快速的軌道。要想實現氫能的大規模應用，我們還有哪些問題需要解決？

制氫成本高，技術難度大，到底難在哪兒？

這主要是因為氫的特點決定的，地球上本來沒有游離態的氫，就沒有現成的氫氣，都是要分解帶氫的化合物，比如水、比如硫化氫的化合物，支取出來是比較困難的。水是大家很熟悉的，但是水是非常穩定的，所以從水里拿出氫來就會比較難，要付出很大的代價，要注入很高的能量，才能把這個水分子化學鍵打斷，把氫氣拿出來，但是因為它的氫氧鍵很難打斷，所以這么多年來，一直進展的很慢。

電解水制氫中，得到一立方米的氫氣，差不多需要消耗4.5度電，成本很高，為什么沒發展起來主要是兩個問題，一個就是剛剛說的成本，另外一個就是因為它是能源載體，需要一次能源去制備，柴火價格就定在那兒，用柴火做氫氣，氫氣就加上柴火的成本就更貴。第二是缺乏基礎設施，像柴油汽油的車已經有了，加油站也有了，所以在以后的使用中會很方便，但是在氫的交通領域中，還需要一系列的基礎設施得跟上去，所以這一些都是制約了它的發展。

實際上氫的應用很早，甚至比電還早，實際上在電發明之前，城市里的路燈靠煤氣、煤炭制取的氣，其中煤氣中的成分百分之五十多都是氫氣。后來其他的能源就是煤、石油、天然氣，代替了煤炭，氫的發展也就相對晚了一些。

氫能源和其他能源比較，優勢體現在哪些方面？

一方面氫能源生成水，綠色低碳是將來發展的方向。二是氫的能量密度很高，煤、石油、天然氣都不及它。三是氫的存儲量很大。從原料的資源來講，氫能量是非常豐富的，取之不盡用之不竭，用完之后釋放出來還是水。氫也存在安全問題，凡是能源都有安全問題，但是氫的好處是，假設萬一發生安全事故，發生完之后生成水，不會生成次安全的問題，這一點很重要。

在氫能領域取得了哪些技術成果？目前，在電解水制氫領域，還是有一定的困難，特別是利用太陽能直接把水里面的氫拿出來，現在還是一個世界性的難題。實際上國際對氫的顏色是五彩繽紛的，除了灰氫、藍氫、綠氫之外，還提出紅氫（核能發電制氫）。目前綠氫的制取中，電解水制氫有很大的進步，常用的是堿性電解制氫，耗電為10.5度電每立方氫氣，每小時可以達到一千立方米的產量，國內的高溫氧化電解水制氫和國際上差不多。

氫能的儲運方面難題在哪？有哪些技術突破？

氫是元素周期表第一個元素，非常輕，一立方米的氫氣才幾克重，所以在儲運環節中，氫的重量能量密度很高，體積能量密度很低，儲運的效率就很低，所以儲運的時候需要高壓壓到小的空間里，此外還可以冷凍降溫，降到零下253攝氏度，就會變成液氫，密度就增加了800倍，這也是儲運的方法，大規模需要可以用管道來輸送。但是目前氫氣的管道不是太多，只有幾千公里。

中國科學家已經在實驗室里做到了在一種符合的金屬材料里面，把氫吸進去，而且吸的比例也很高，超過8%，另外請不但能吸進去，還能放出來。希望這種新型的進展能夠迅速的倍證實、產業化，這是個技術的突破。

目前，氫氣可以和氮氣形成合成氨，就有17%的儲存量，到用的時候將氨分解出來。另外一個是人們將氫氣和二氧化碳反應生成甲醇，用的時候將甲醇的氫再放出來。

氫能在應用上有哪些突破？

氫能主要應用在發電、供熱、建筑、交通這幾個領域，其中交通領域用氫比例并不是很高，除了陸路交通，氫能還可以在船運、飛機、無人機等領域應用。交通領域來講，在短距離的小轎車，這個鋰離子電池技術還是很不錯的，和氫燃料電池有一比，但是在長距離的重卡領域，氫燃料電池可能會發揮更大的作用。

我國的氫能源發展瓶頸在哪兒？實現廣泛應用還要多久？

缺乏基礎設施，如果想大力發展氫能源汽車的話，目前已經開始將加油站改成油氫合建站，除了基礎設施外，第二是國家關于氫的很多標準還沒有完全出來，而且國家還把氫列為一種危化學品，這些是氫能的瓶頸所在。氫能預計2030年將實現廣泛應用，現在已經離我們很近，但是說遠也很遠，一些基礎設施跟上去，配套的制儲運都跟上之后還要十年以上。未來氫能的發展會帶來更多的藍天白云，霧霾會減少，另外整個社會會變得更加輕便，植物會變得更漂亮，未來也有可能助力航空航天，以及人類的登月、登火星。